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JP3287005B2 - 半導体ウエーハはり合わせ方法及びはり合わせ治具 - Google Patents

半導体ウエーハはり合わせ方法及びはり合わせ治具

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Publication number
JP3287005B2
JP3287005B2 JP07834992A JP7834992A JP3287005B2 JP 3287005 B2 JP3287005 B2 JP 3287005B2 JP 07834992 A JP07834992 A JP 07834992A JP 7834992 A JP7834992 A JP 7834992A JP 3287005 B2 JP3287005 B2 JP 3287005B2
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JP
Japan
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wafer
bonding
jig
joining
wafers
Prior art date
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Application number
JP07834992A
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English (en)
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JPH0613277A (ja
Inventor
直樹 長島
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
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Publication of JPH0613277A publication Critical patent/JPH0613277A/ja
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  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体ウエーハ同士を
はり合わせる半導体ウエーハはり合わせ方法及びはり合
わせ治具に関する。本発明は、例えばはり合わせSOI
(Silicon−On−Insulator)基板作
製におけるウエーハはり合わせ時において、そのはり合
わせ方法、及びその際にウエーハを支持するために用い
る治具として利用することができる。
【0002】
【従来の技術】近年、半導体ウエーハはり合わせ技術
は、バイポーラトランジスタの急峻な接合を得ることが
できること、また、SOI(Silicon−On−I
nsulator)構造を形成することができることか
ら注目されている。はり合わせウエーハは、はり合わせ
面同士が十分に平坦でないと、はり合わせた2枚のウエ
ーハ間に空気がたまり、接着強度の減少やウエーハの破
裂、変形などを引き起こす問題がある。また、2枚のウ
エーハのはり合わせ面が完全に平坦であった場合でも、
接合の開始される位置などによってウエーハ間に気泡が
生ずることがあった。また、中心部より接合が開始され
ても、ウエーハ周辺部の接合速度は中心部に比べ速く、
周辺部において接合速度の遅い部分は接合速度の速い接
合部に囲まれ、接合面付近の気体を放出できなくなり、
接合が進まなくなる。このため、気泡が発生しSOI層
の破壊を引き起こすなどの問題があった。
【0003】このため、気泡を発生させずにはり合わせ
を行う方法の開発が望まれている。このために例えば、
はり合わせの際にウエーハを凸状に反らせ、ウエーハ中
心部から接合を進めて行く方法が考えられる。この技術
は、気泡発生についてはその防止に大きな効果がある。
しかし、この方法では、ウエーハを凸状に反らせたまま
中心部よりウエーハ間の接合を進めるため、はり合わせ
後ウエーハが変形するおそれがある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来技術において、上
記のウエーハを平面に吸着し支持する方法では、例え
ば、図8に示すように、ウエーハ支持盤6上に例えばシ
リコンウエーハ7を吸着し、その上にはり合わせるべき
シリコンウエーハ8を重ねた後、ウエーハ中心部に圧力
を加えると、ウエーハ中心部より接合が開始され、外周
へと接合面9は広がってゆく。このとき、ウエーハ面内
での接合速度にはバラツキがあるため、接合面9は円状
に広がらず、図9に示すような複雑な形状となる。更
に、接合面9がウエーハ周辺まで広がった場合、図10
のように接合が円周まで達した部分と、達しない部分が
できる。ここで、円周に達した接合面9は円周にそって
進み、図11に示すように接合速度の遅い部分を取り囲
んで気体の逃げ道をふさぎ、気泡10を作るなどの問題
がある。
【0005】本発明は、このような従来の問題点に着目
して創案されたものであって、はり合わせるべき2枚の
半導体ウエーハ間に気泡を発生させることなくウエーハ
のはり合わせを行うことができるウエーハはり合わせ方
法、及びはり合わせ治具を提供せんとするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本出願の請求項1の発明
は、半導体ウエーハ同士をはり合わせる際にウエーハを
支持する治具において、該治具のウエーハ支持面の周辺
部に緩やかな傾斜をつけ、ウエーハ周辺のみを反らせて
支持する構成としたウエーハはり合わせ治具であり、こ
れにより上記目的を達成したものである。
【0007】本出願の請求項2の発明は、半導体ウエー
ハ同士をはり合わせるウエーハはり合わせ方法におい
て、ウエーハ周辺のみを反らせて該ウエーハを支持する
ことにより、はり合わせ時における周辺部の気泡発生を
防ぐ構成としたウエーハはり合わせ方法であり、これに
より上記目的を達成したものである。
【0008】本発明は、例えば、はり合わせの際に使用
するウエーハ固定治具の平面支持盤の周辺部に緩い傾斜
をつけ、支持盤の中心部と周辺部に設けた真空吸着用の
溝を通してウエーハの中心部と周辺部を別々に吸着さ
せ、これにより、ウエーハの周辺部を反らせ、その後、
ウエーハ中心部に圧力をかけて中心部より接合を開始
し、接合が反りによって周辺部で一時停止し、その後接
合面が円状になって安定してから、周辺部の真空吸着を
徐々に解除し、周辺部の接合を進める態様で好ましく実
施することができる。
【0009】
【作用】本発明の方法によれば、ウエーハ周辺のみを反
らせてはり合わせを行うので、中心部と周辺部の真空吸
着を独立させ、接合面が周辺で円状になってから、周辺
部の接合を進めるようにすることができ、ウエーハ内の
接合速度の分布によって接合速度の遅い部分が接合速度
の速い接合面によって囲まれ、気泡を作るというような
不都合を防ぐことができる。周辺部に緩い傾斜を付けた
ウエーハはり合わせ治具を使用することにより、この方
法を効果的に容易に実施できる。
【0010】
【実施例】以下、本発明の半導体ウエーハはり合わせ方
法及びはり合わせ治具の詳細について、図面に示す実施
例に基づいて説明する。但し当然のことではあるが、本
発明は以下に示す実施例により限定を受けるものではな
い。
【0011】実施例1 本実施例は、SOI構造形成のためのウエーハはり合わ
せに本発明を利用した。
【0012】先ず、本実施例では、図1に示すように、
はり合わせ治具として例えばセラミック製のウエーハ支
持盤1を用いる。ウエーハ支持盤1は、ウエーハを固定
する面が、ウエーハの半径より例えば1cm少ない半径
の円(例えば5インチウエーハでは約10cm)内は完
全な平坦面になっており、その外部は緩やかな曲率で勾
配を付けてある。これにより緩やかな傾斜2Rを構成し
た。曲率は例えば約2mである。この支持盤には、中心
部と周辺部に独立の排気系統を持つ真空吸着用の溝2を
設けてある。11は外部溝排気管、12は内部溝排気管
である。
【0013】本実施例では、次のようにウエーハのはり
合わせを行う。ウエーハ支持盤1上に図2(a)に示す
ようにシリコンウエーハ3を乗せ、その後、周辺部と中
心部の真空排気を行うことにより、シリコンウエーハ3
を吸着して固定する。
【0014】このとき、図2(b)に示すように、シリ
コンウエーハ3の周辺部は、ウエーハ支持盤1の曲率を
持った部分(傾斜2R)に吸着されるため、下向きに反
った状態になる。
【0015】次に、図2(c)に示すように、シリコン
ウエーハ4をシリコンウエーハ3の上に重ねて置き、そ
の後、ウエーハ3の中心部を上部より押すと、シリコン
ウエーハ3とシリコンウエーハ4の接合が中心部から開
始される。このとき、ウエーハ面内の接合速度が場所に
よって異なるため、図3に示すように、接合面は円状に
は広がらない。しかし、接合面がウエーハを反らせた周
辺部に到達すると、ウエーハ間の距離が大きくなるため
接合が進まなくなり、図4のように接合面は円状にな
る。
【0016】次に、支持盤1の周辺部の真空吸着を緩め
ると、ウエーハ3とウエーハ4の周辺部の接合が進み、
図5のように接合が完了する。周辺部の接合速度は通常
中心部に比較し急激に上昇するが、図4に示すように、
接合面を円状にそろえてから接合を再開するため、接合
速度の遅い部分への接合面の回り込みを防ぐことがで
き、従って、気泡の発生を抑えることができる。
【0017】上述した実施例について、各種の変更が可
能である。
【0018】例えば、上記実施例においては、支持盤1
の材質としてセラミックを用いたが、これに限定される
ものではない。
【0019】また、上記実施例において、支持盤1の真
空吸着用の溝は、支持盤1の平坦部と周辺の曲率を持っ
た部分(傾斜2R)を独立に吸着できるかぎりは、形状
等に制限はない。
【0020】また、上記実施例において、はり合わせる
ウエーハとしてシリコンウエーハ3とシリコンウエーハ
4を使用したが、これらの材料ももちろん変更可能であ
り、薄膜を堆積したウエーハを使用してもよい。
【0021】また、上記実施例において、シリコンウエ
ーハ4は支持盤に固定されることなくシリコンウエーハ
3の上に置かれたが、図6のように、シリコンウエーハ
4を、中心部にウエーハを押すための穴を持ったウエー
ハ支持盤1と同様の支持盤5に固定してシリコンウエー
ハ3と重ねてもよい。
【0022】実施例2 本実施例では、実施例1と同様な、周辺部に緩やかな曲
率(傾斜2R)で勾配を設けたウエーハ支持盤を用い、
先に図6を用いて説明したのと同様に、ウエーハ支持盤
1,5に吸着されたウエーハ3,4同士を接着する。
【0023】この際、ウエーハ支持盤1,5の平坦部の
みでウエーハ3,4を吸着することにより、ウエーハ
3,4は図7(a)のように合わせられる。
【0024】次に、ウエーハ3,4周辺より、適度の角
度例えば6度の角度を持ったくさびWをウエーハ周辺に
差し込むことにより、図7(b)に示すように、ウエー
ハ周辺のみを反らせる。この後ウエーハ3,4の中心部
を押すことにより、中心部からウエーハの接合が始まる
が、ウエーハ周辺部はくさびWによって反っているため
接合が進まず、実施例1の図4のように接合面は円状に
なり、接合が停止する。
【0025】次に、くさびWを緩やかにウエーハ3,4
の外に引き出すことにより、ウエーハ周辺部の接合が進
み、接合が終了する。実施例1と同様、接合面を円状に
そろえてから接合を再開することと、くさびWを緩やか
に引き出すことにより、ウエーハ周辺部の接合をウエー
ハ周辺に向かって緩やかに行うことができ、従って実施
例1と同様に、気泡の発生を抑えられる。
【0026】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
に係るウエーハはり合わせ方法及びはり合わせ治具によ
れば、はり合わせによるウエーハの反りを発生させるこ
となく、ウエーハ面内の接合速度の分布によるウエーハ
周辺での気泡発生を抑えることができる。このため、は
り合わせウエーハ作製時のウエーハ歩留まりが向上す
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1の治具を示す上面及び断面図である。
【図2】実施例1の工程を示す断面図である。
【図3】実施例1の工程を説明する断面図である。
【図4】実施例1の工程を説明する断面図である。
【図5】実施例1の工程を説明する断面図である。
【図6】実施例1の変形技術を示す断面図である。
【図7】実施例2の工程を示す断面図である。
【図8】従来例の工程を示す断面図である。
【図9】従来例の問題点を示す図である。
【図10】従来例の問題点を示す図である。
【図11】従来例の問題点を示す図である。
【符号の説明】
1 はり合わせ治具(ウエーハ支持盤) 2 真空吸着溝 2R 緩やかな傾斜 3 半導体ウエーハ(シリコンウエーハ) 4 半導体ウエーハ(シリコンウエーハ) 5 ウエーハ支持盤 6 ウエーハ支持盤

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半導体ウエーハ同士をはり合わせる際にウ
    エーハを支持する治具において、 該治具のウエーハ支持面の周辺部に緩やかな傾斜をつ
    け、ウエーハ周辺のみを反らせて支持する構成としたウ
    エーハはり合わせ治具。
  2. 【請求項2】半導体ウエーハ同士をはり合わせるウエー
    ハはり合わせ方法において、 ウエーハ周辺のみを反らせて該ウエーハを支持すること
    により、はり合わせ時における周辺部の気泡発生を防ぐ
    構成としたウエーハはり合わせ方法。
JP07834992A 1992-02-28 1992-02-28 半導体ウエーハはり合わせ方法及びはり合わせ治具 Expired - Fee Related JP3287005B2 (ja)

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